韓呂昌，胡 兵

(1 中色科技股份有限公司，河南 洛陽471039；2 安徽精誠銅業(yè)股份有限公司，安徽 蕪湖 241000)

鋁帶鑄軋是把熔融金屬通過鑄嘴澆入一對轉(zhuǎn)向相反、內(nèi)部通冷卻水的鑄軋輥之間，在輥縫中完成澆鑄、冷卻、結(jié)晶、凝固、軋制等一系列的工藝過程，同時進(jìn)行著復(fù)雜的變形和傳熱過程。

鋁帶鑄軋機(jī)可分為雙輥式、輪帶式、雙帶(或履帶)式等類別。雙輥式鑄軋機(jī)發(fā)展較早，已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用。資料表明，這種鑄軋機(jī)已經(jīng)成功地生產(chǎn)出寬2150mm、厚2～12.5mm的純鋁和鋁合金鑄軋帶坯。本文主要介紹鋁帶鑄軋機(jī)預(yù)應(yīng)力控制和改進(jìn)方案。

1 鋁帶鑄軋機(jī)的預(yù)應(yīng)力控制

1.1 預(yù)應(yīng)力控制原理

鋁帶鑄軋機(jī)的主要部件是鑄軋機(jī)機(jī)架(也稱預(yù)應(yīng)力機(jī)架)，它承受著經(jīng)鑄軋輥傳來的全部鑄軋力和預(yù)設(shè)的預(yù)應(yīng)力。常見的預(yù)應(yīng)力施加方法有兩種，一種是在鑄軋機(jī)機(jī)架上橫梁和上鑄軋輥軸承座之間加設(shè)預(yù)應(yīng)力油缸施加預(yù)應(yīng)力；另一種是在鑄軋機(jī)機(jī)架下橫梁和下鑄軋輥軸承座之間加設(shè)預(yù)應(yīng)力油缸施加預(yù)應(yīng)力。

鋁帶坯厚度控制有兩種方式，即預(yù)應(yīng)力(鑄軋力)恒定厚度控制和輥縫恒定控制。在鑄軋過程中，各種因素(如鋁液溫度、液位等)的干擾都集中反映在鑄軋力的變化上，只要鑄軋力恒定在某一范圍或某一值上，鑄出的帶坯質(zhì)量就能基本符合要求。要保證鑄軋機(jī)的連續(xù)、穩(wěn)定的生產(chǎn)，對鑄軋力的控制尤為重要，而對鑄軋力的控制是通過設(shè)定合適的機(jī)架預(yù)應(yīng)力來實(shí)現(xiàn)的。

預(yù)應(yīng)力恒定厚度控制是借助于預(yù)應(yīng)力控制回路來實(shí)現(xiàn)的。通過調(diào)整預(yù)應(yīng)力可間接地調(diào)整鑄軋力偏差，從而減少鑄軋帶坯的厚度偏差。預(yù)應(yīng)力控制回路的可靠性對鑄軋機(jī)的連續(xù)生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。

在生產(chǎn)過程中，操作手事先要對鑄軋機(jī)輥縫進(jìn)行預(yù)設(shè)，通過多次調(diào)整楔塊的位置來保證初設(shè)輥縫的準(zhǔn)確性；在軋制過程中如果同板差超出目標(biāo)值時，可手動調(diào)節(jié)楔塊來改變單側(cè)軋輥軸承座之間的間隙，達(dá)到在線調(diào)節(jié)同板差的目的，若差值很小時，僅對預(yù)應(yīng)力大小作適當(dāng)調(diào)整，也可達(dá)到在線調(diào)節(jié)同板差的目的。預(yù)應(yīng)力大小的調(diào)整分為操作側(cè)調(diào)整、傳動側(cè)調(diào)整和兩側(cè)同時調(diào)整。預(yù)應(yīng)力控制原理如圖1所示。

圖1 預(yù)應(yīng)力控制原理

預(yù)應(yīng)力控制，實(shí)質(zhì)上就是在操作臺通過電位計(jì)或觸摸屏改變給定信號電壓的大小來改變預(yù)應(yīng)力的大小。實(shí)際預(yù)應(yīng)力的大小由檢測元件壓力傳感器檢測并輸出到控制系統(tǒng)和給定值進(jìn)行比較，經(jīng)比較之后在對比例減壓閥電壓進(jìn)行調(diào)整(增大或減小)。

1.2 預(yù)應(yīng)力控制回路液壓原理

預(yù)應(yīng)力控制回路包括四種工作狀態(tài)：預(yù)應(yīng)力油缸上升、下降、預(yù)應(yīng)力和快速卸荷。

第一工作狀態(tài)：預(yù)應(yīng)力油缸上升。低壓油源P3和高壓油源P2同時供油，電磁換向閥、減壓閥、雙單向節(jié)流閥、液控單向閥和預(yù)應(yīng)力油缸組成低壓油源控制回路；比例減壓閥、壓力傳感器和預(yù)應(yīng)力油缸組成高壓油源控制回路。預(yù)應(yīng)力油缸上升時，電磁換向閥的a端帶電PB、AT接通(此時比例減壓閥的信號為最大電壓信號的10%左右)，預(yù)應(yīng)力油缸快速上升，鑄軋輥的上下軸承座與楔塊接觸時，電磁換向閥8斷電，預(yù)應(yīng)力油缸由高壓油源P2供油并保壓，預(yù)應(yīng)力油缸上升完成。

在此工作狀態(tài)，比例減壓閥設(shè)定壓力值不宜過大，要保證操作手能夠調(diào)整鑄軋輥軸承座之間的楔塊。

第二工作狀態(tài)：預(yù)應(yīng)力油缸下降。低壓油源P3供油，電磁換向閥的b端帶電PA、BT接通(此時比例減壓閥的信號為0)，預(yù)應(yīng)力油缸下降，預(yù)應(yīng)力油缸活塞桿下降到位時，電磁換向閥斷電，預(yù)應(yīng)力油缸下降完成。

第三工作狀態(tài)：預(yù)應(yīng)力油缸保壓(預(yù)應(yīng)力)。預(yù)應(yīng)力油缸預(yù)應(yīng)力的大小由比例減壓閥的信號電壓大小決定，電磁換向閥斷電。預(yù)應(yīng)力油缸產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力使鑄軋輥的上下軸承座分別與傳動側(cè)和操作側(cè)的楔塊完全接觸，此時機(jī)架處于預(yù)應(yīng)力狀態(tài)。

第四工作狀態(tài)：預(yù)應(yīng)力油缸快速卸荷。電磁換向閥的b端帶電PA、BT接通(此時比例減壓閥的信號切斷，高壓油源P2同時被切斷)，預(yù)應(yīng)力油缸快速下降。

1、4-比例減壓閥；2、5-壓力傳感器；3、6-預(yù)應(yīng)力油缸；7-減壓閥；8-電磁換向閥；9-雙單向節(jié)流閥；10、11-液控單向閥

2 現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力液壓控制回路存在的問題

鑄軋機(jī)的工藝特點(diǎn)決定了鑄軋機(jī)的運(yùn)行必須連續(xù)、穩(wěn)定和可靠。在生產(chǎn)過程中盡量避免因?yàn)橐簤合到y(tǒng)故障而停車，因?yàn)橥＼嚲鸵馕吨T嘴模具不能再用，鑄嘴模具成本占企業(yè)生產(chǎn)成本比重不小，更重要的是由于非正常因素停車而造成企業(yè)生產(chǎn)效率降低。諸多因素決定了鑄軋機(jī)的生產(chǎn)必須連續(xù)。這就要求在設(shè)計(jì)液壓控制回路時必須考慮可靠性的問題。分析現(xiàn)有鑄軋機(jī)預(yù)應(yīng)力液壓控制回路，在實(shí)際生產(chǎn)中，由于比例減壓閥屬于精密液壓元器件，對液壓系統(tǒng)的油液清潔度要求比較高，生產(chǎn)過程中難免會遇到由于液壓油的污染而導(dǎo)致比例減壓閥出現(xiàn)故障，一旦比例減壓閥出現(xiàn)故障，預(yù)應(yīng)力油缸會突然失壓，造成機(jī)架預(yù)應(yīng)力逐漸降低，鑄軋力逐漸消失，最后造成生產(chǎn)不得不停止。生產(chǎn)一旦停止，將造成鑄軋機(jī)鑄嘴模具報廢。這樣不但造成企業(yè)生產(chǎn)成本的提高同時導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)效率的下降。為了保證鑄軋機(jī)生產(chǎn)的連續(xù)性，需要對現(xiàn)有鑄軋機(jī)預(yù)應(yīng)力液壓控制回路作適當(dāng)修改。

3 改進(jìn)方案

針對實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)的各種問題，新的預(yù)應(yīng)力液壓控制回路如圖3所示。

1、4、7、8、11-截止閥；2、10-比例減壓閥；3、9-壓力傳感器；5、6-預(yù)應(yīng)力油缸；12-減壓閥；13-電磁換向閥；14-雙單向節(jié)流閥；15、16-液控單向閥

在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)比例減壓閥出現(xiàn)故障時，為了不影響生產(chǎn)，需要對預(yù)應(yīng)力油缸的活塞腔進(jìn)行保壓，同時能及時更換比例減壓閥，最簡單、經(jīng)濟(jì)的方案是在比例減壓閥的入口和出口分別增加一個截止閥，同時把兩側(cè)預(yù)應(yīng)力油缸的活塞腔用一截止閥相連通，液壓控制回路如圖3所示。正常工作時，截止閥1、4、8、11處于打開狀態(tài)，截止閥7處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)比例減壓閥2出現(xiàn)故障時，關(guān)閉截止閥4和1，同時緩慢打開截止閥7，這樣比例減壓閥10同時控制預(yù)應(yīng)力油缸5和6，更換比例減壓閥2之后再緩慢打開截止閥1和4，同時關(guān)閉截止閥7；當(dāng)比例減壓閥10出現(xiàn)故障時，關(guān)閉截止閥8和11，同時打開截止閥7，這樣比例減壓閥2同時控制預(yù)應(yīng)力油缸5和6，更換比例減壓閥10之后再緩慢打開截止閥11和8，同時關(guān)閉截止閥7；當(dāng)比例減壓閥2和10同時出現(xiàn)故障時，關(guān)閉截止閥4、8和1、11，預(yù)應(yīng)力油缸5和6靠自身油壓進(jìn)行保壓，更換比例減壓閥2和10之后再緩慢打開截止閥1、11和4、8。

4 結(jié)論

改進(jìn)后的預(yù)應(yīng)力液壓控制回路，避免了由于油液的污染導(dǎo)致比例減壓閥出現(xiàn)故障而停止生產(chǎn)的情況，減少鑄嘴模具的浪費(fèi)，保證設(shè)備連續(xù)生產(chǎn)。經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，新的液壓控制回路具有易操作、易維護(hù)等特點(diǎn)，從而提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

[1]孫斌煜.板帶鑄軋技術(shù)特點(diǎn)[M].2002.

[2]官忠范.液壓傳動系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.